Металлические опоры

Металлические опоры обычно изготовляют из стали, а иногда - из алюминиевых сплавов. Большая механическая прочность стали позволяет создавать мощные и высокие металлические опоры, выдерживающие огромные механические нагрузки. Однако такие опоры значительно дороже железобетонных и деревянных. Кроме того, их недостатком является небольшая коррозионная стойкость. Меньше подвержены влиянию внешней среды опоры из алюминиевых сплавов, но высокая стоимость ограничивает их широкое применение.

Область применения металлических опор практически не ограничена. Стальные опоры устанавливают на линиях электропередачи всех напряжений, проходящих в районах с тяжелыми климатическими условиями, на труднодоступных трассах и в горных местностях. Угловые и анкерные металлические опоры устанавливают на ВЛ 110-500 кВ вместе с промежуточными железобетонными, а также в качестве переходных на переходах большой протяженности.

Основные элементы. Стальные опоры по конструкции могут быть одностоечными (башенными) и портальными, а по способу закрепления на фундаментах - свободностоящими и с оттяжками. При этом одностоечные опоры, имеющие размеры нижней части более ширины железнодорожного вагона (2,7 м), называют широкобазыми, а менее - узкобазыми. Основными элементами металлических опор (рис.7) являются ствол 1, траверсы 2 и тросостойка 3. Некоторые опоры имеют оттяжки 4.

Рис.7. Промежуточные металлические опоры:

а. б - свободностоящие одно- и двухцепная башенного типа,

в - одноцепная с оттяжками;

1 - ствол,

2 - траверса,

3 - тросостойка,

4 - оттяжки,

5 - анкерная плита

Ствол (рис.8) обычно представляет собой четырехгранную усеченную решетчатую пирамиду, выполненную из профилей стального проката (уголка, полосы, листа), и состоит из пояса 1, решетки 2 и диафрагмы 3. Решетка, в свою очередь, имеет стержни-раскосы и распорки, а также дополнительные связи.

 

Рис.8. Элементы ствола металлической опоры:

1 -пояс,

2 - решетка,

3- диафрагма

Соединения поясов между собой, диафрагм и стержней-раскосов с поясами могут быть сварными (выполненными внахлест) или болтовыми (рис.9, а, б).

     

Рис.9. Соединение стержней-раскосов с поясом опоры;

а - внахлест,

б  -  болтами

В зависимости от способа соединения элементов опоры делят на сварные и болтовые и соответственно изготовляют в виде отдельных пространственных секций или небольших плоских оцинкованных элементов с отверстиями для последующей сборки на трассе ВЛ. Секции сварных опор собирают на месте установки с помощью накладок и болтов. Элементы болтовых опор, а также болты, шайбы и другие детали отгружают с заводов комплектно.

При транспортировке сварных опор крайне низко используется грузоподъемность машин (не более 10-30%). Болтовые опоры экономичны в перевозках, но требуют значительного увеличения трудозатрат на сборку (в 1,5-2 раза).

Траверсы одностоечных опор имеют обычную плоскую рамную или пространственную конструкцию и выполнены из швеллеров. Для подвески грозозащитных тросов на вершине ствола опоры  устанавливают тросостойку в виде решетчатой усеченной пирамиды. Тросостойки портальных опор, как правило, крепят на травepcax. На концах траверс и тросостоек металлических опор имеются отверстия или устанавливаются  специальные   детали   для  крепления сцепной арматуры.

Пояса стволов свободностоящих опор оканчиваются внизу опорными башмаками - пятами, которые крепятся к фундаментам анкерными болтами (рис.10, а). Стволы опор с оттяжками крепятся к фундаментам специальными шарнирными пятами (рис.10, б). Оттяжки таких опор одной стороной крепят к траверсам (или стволу), а другой - к анкерным плитам (рис.10, в). Узлы крепления оттяжек к анкерным плитам позволяют регулировать длину и натяжение оттяжек.

Рис.10. Крепление башмаков (пят) металлических опор свободностоящих (а), с оттяжкой (б) и оттяжки к анкерной плите (в)

Конструкции металлических опор. Основными типами металлических опор ВЛ 35-500 кВ являются одностоечные свободностоящие одноцепные и двухцепные с вертикальным расположением проводов, а также портальные с оттяжками. Для одноцепных линий, проходящих по труднодоступным трассам, разработаны одностоечные опоры с оттяжками.

Промежуточные опоры ВЛ 35-110 кВ (см. рис.7, а, б) изготовляют одно- и двухцепными. Свободностоящие промежуточные опоры имеют сварную верхнюю часть прямоугольной конструкции с параллельными поясами. Нижние секции болтовые. Провода на одноцепной опоре располагают треугольником, а на двухцепной - "бочкой". Траверсы двухцепных опор такого же типа, как и одноцепных. На тросовых участках ВЛ на вершине ствола монтируют тросостойки. Закрепляют опоры на фундаменте двумя анкерными болтами, имеющимися на каждом из четырех подножников.

Промежуточные опоры с оттяжками (см. рис.7, в) применяют только на одноцепных ВЛ 110 кВ. Эти опоры имеют три двойные расщепленные оттяжки. Нижние концы двух оттяжек крепят попарно к общему анкеру, а верхние - к серединам нижних траверс. Третью оттяжку, расположенную в плоскости траверс, крепят непосредственно к стволу со стороны, где расположены две траверсы (верхняя и нижняя). Оттяжки располагают под углом 120° одна к другой.

Промежуточные опоры ВЛ 220 и 330 кВ аналогичны опорам 110 кВ, показанным на рис.7, а, б, и обычно имеют болтовую конструкцию, за исключением некоторых сварных деталей (например, опорных башмаков, траверс), но отличаются от опор 110 кВ расстоянием между проводами и длиной траверс. Кроме того, на линиях 330 кВ используют портальные промежуточные опоры с оттяжками.

Анкерно-угловые опоры ВЛ 35-330 кВ изготовляют свободностоящими башенного типа. Из-за больших нагрузок поперечные размеры ствола этих опор значительно увеличены, а высота подвески нижнего провода уменьшена.

Окраска и оцинковка опор. Для защиты от коррозии металлические опоры окрашивают на заводах-изготовителях, окуная готовые сваренные секции в ванну с краской. Реже краску наносят кистями или пневматическими распылителями - пистолетами. Иногда опоры окрашивают на месте установки. Для грунтовки и окраски опор применяют масляную краску, лаки с алюминиевой пудрой и эмали.

Более надежной защитой стальных опор от коррозии является горячая оцинковка. Предварительно обезжиренные конструкции очищают в травильной ванне с раствором серной кислоты, промывают горячей проточной водой, покрывают флюсом и опускают в вертикальную цилиндрическую ванну с расплавленным свинцом. В верхней части ванны на поверхности свинца плавает слой расплавленного цинка. При подъеме из ванны нагретая свинцом конструкция проходит через слой жидкого цинка, который образует на ее поверхности пленку толщиной,0,10-0,12 мм.

Способ защиты металла опоры от коррозии во многих случаях определяет выбор вида соединения элементов решетки. Так, окраска опор позволяет применить как болтовые, так и сварные соединения, в том числе и внахлест с приваркой элементов по двум сторонам. В то же время горячая оцинковка не допускает сварку деталей внахлест, так как кислота, применяемая для травления элементов перед оцинковкой, может затечь в их зазоры и впоследствии разрушить соединение.

Ввиду дефицитности цинка начато опытно-промышленное внедрение покрытий из алюминия, механическая прочность и адгезия которых не уступают цинковым.

Степень готовности металлических опор. Количеством отправленных с завода деталей и частей определяется степень (группа) заводской готовности опоры и характеризуется объем работ по ее сборке на трассе ВЛ:

I группа - с завода поступают отдельные элементы (россыпью) или отдельные части секций; на трассе ВЛ опоры собирают из элементов и частей на болтах;

II группа - с завода поступают отдельные пространственные секции и детали опор; на трассе ВЛ выполняется укрупнительная и общая сборка на болтах;

III группа - с завода поступают целые основные части, не требующие укрупнительной сборки на трассе; общая сборка выполняется на болтах.

Каждый элемент или часть опоры, отправляемые заводом, имеют условный шифр, называемый отправочной маркой. При комплектовании и сборке опор на трассе пользуются так называемым отправочным альбомом, в котором собраны чертежи отправочных марок опор.